數(shù)字鐘實驗報告

1、淮陰師范學(xué)院物理系于電子電氣工程學(xué)院訓(xùn)練報告學(xué)生姓名學(xué)習(xí)編號班級級別06班，08班專業(yè)化產(chǎn)業(yè)電子信息工程標(biāo)題數(shù)字鐘的設(shè)計與制造教師(名稱)(標(biāo)題)2010年11月i .設(shè)計指標(biāo)1.顯示小時、分鐘和秒鐘。2.以24小時制為周期。3.它具有計時功能，可分別校準(zhǔn)小時和點，并在分支時停止向不同方向運送小時。定時時鐘源可以手動輸入，也可以從電路時鐘中借用。4.為了保證精確穩(wěn)定的定時，標(biāo)準(zhǔn)時間的參考信號由晶體振蕩器提供二、設(shè)計框圖數(shù)字鐘的組成數(shù)字時鐘實際上是一個計數(shù)電路，它對標(biāo)準(zhǔn)頻率(1hz)進行計數(shù)。由于計數(shù)開始時間與標(biāo)準(zhǔn)時間(如北京時間)不一致，需要在電路上增加計時電路，標(biāo)準(zhǔn)的1hz時間信號必須準(zhǔn)確穩(wěn)

2、定。通常，石英晶體振蕩器電路用于形成數(shù)字時鐘。投入輸出aby001011101110三.組件介紹1.74ls00和非(圖2)圖22.74ls00與門(圖3)投入輸出aby000010100111圖3 74ls 00引腳圖3.74ls390(圖4)，十進制加法器圖4 74ls 390的引腳圖圖5 74ls 51的引腳圖4.74ls51(圖5)5.cd4060(圖6)6.74ls74(圖7)7.74ls47(圖8)，解碼器圖6 cd4060引腳圖和圖7 74ls 74引腳圖圖8 74ls 47的引腳圖三、設(shè)計原則1.各功能模塊的電路設(shè)計(multisim模擬)(1)晶體振蕩器電路晶振電路向數(shù)字鐘提

3、供頻率穩(wěn)定準(zhǔn)確的32768赫茲方波信號，保證數(shù)字鐘的走時準(zhǔn)確穩(wěn)定。晶體振蕩器電路用于指針電子鐘和數(shù)字電子鐘。如圖(b)所示，晶體振蕩器電路由cmos非門u1、晶體、電容和電阻組成，u2實現(xiàn)整形功能，將振蕩器輸出的類似正弦波的波形轉(zhuǎn)換為理想方波。輸出反饋電阻r1為非門提供偏置，使電路工作在放大區(qū)，也就是說，非門的功能類似于高增益反相放大器。電容器c1和c2與晶體形成諧振網(wǎng)絡(luò)，以控制振蕩頻率并提供180度相移，從而與非門形成正反饋網(wǎng)絡(luò)并實現(xiàn)振蕩器功能。由于晶體具有較高的頻率穩(wěn)定性和精度，輸出頻率穩(wěn)定而精確。圖(二)互補金屬氧化物半導(dǎo)體晶體振蕩器4060構(gòu)成了脈沖發(fā)生和分頻電路的仿真圖(2)計時電路

4、通常使用74hc290、74hc390等十進制計數(shù)器來實現(xiàn)時間計數(shù)單元的計數(shù)功能。本設(shè)計選擇74hc390。根據(jù)其內(nèi)部邏輯框圖，它是一個雙2-5-10異步計數(shù)器，每個計數(shù)器都有一個異步清零端子(高電平有效)。秒位計數(shù)單元是一個十進制計數(shù)器，因此只需將qa與cpb(下降沿有效)連接，無需二進制轉(zhuǎn)換。cpa(下降沿有效)與1hz秒的輸入信號相連，qd可以作為上行進位信號與十位計數(shù)單元的cpa相連。每秒十位計數(shù)單位是十六進制計數(shù)器，需要十進制轉(zhuǎn)換。將十進制計數(shù)器轉(zhuǎn)換為十六進制計數(shù)器的電路連接方法如圖2.4所示，其中qc可作為上行進位信號與位分割計數(shù)單元的cpa相連。十進制-十六進制轉(zhuǎn)換電路子比特計數(shù)

5、單元和子十比特計數(shù)單元的電路結(jié)構(gòu)分別與第二比特計數(shù)單元和第二十比特計數(shù)單元的電路結(jié)構(gòu)完全相同，只是子比特計數(shù)單元的qd應(yīng)與子十比特計數(shù)單元的cpa連接作為上行進位信號，子十比特計數(shù)單元的qc應(yīng)與時間比特計數(shù)單元的cpa連接作為上行進位信號。小時位計數(shù)單元的電路結(jié)構(gòu)仍與秒或小時位計數(shù)單元相同，但要求整個小時位計數(shù)單元應(yīng)為24位計數(shù)器，而不是10的整數(shù)倍，因此有必要將小時位和10位計數(shù)單元合并為一個整體進行24位轉(zhuǎn)換。使用74hc390實現(xiàn)24位計數(shù)功能的電路如圖(d)所示。二十四個二進制電路此外，在圖(d)所示的電路中，還有二進制計數(shù)單元，可用作分頻器，將2hz輸出信號轉(zhuǎn)換為1hz信號。74ls

6、390構(gòu)成60位計數(shù)器的模擬圖74ls390構(gòu)成了24位計數(shù)器的模擬圖(3)定時電路數(shù)字鐘應(yīng)具有分鐘校正和時間校正功能。因此，應(yīng)切斷分鐘位和小時位的直接計數(shù)通道，并使用具有正常定時信號和可隨時切換的校正信號的電路來訪問它們。即由coms門和或非門實現(xiàn)的定時或分支定時電路，in1端連接低階進位信號；in2端與校正信號相連，校正信號可以直接取自分頻器產(chǎn)生的1hz或2hz(不要太高或太低)信號。輸出端與分鐘或小時位計時輸入端相連。當(dāng)開關(guān)開啟時，由于校正信號和0相位的輸出為0，開關(guān)的另一端連接到高電平，正常輸入信號可以順利通過與門，使定時電路處于正常定時狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)關(guān)閉時，情況正好相反，計時電路處于計

7、時狀態(tài)。在實際使用中，由于電路開關(guān)存在抖動問題，通常與一個rs觸發(fā)器相連，形成一個開關(guān)抖動消除電路，因此整個時序電路如圖(f)所示。(f)具有抖動消除電路的校正電路時序電路仿真圖2.整體電路圖(由multisim模擬)它由一個二十四進制電路和兩個六進制電路組成，只有一個二乘六十電路可以與二十四進制電路連接。詳細(xì)電路見下圖。整個數(shù)字鐘由計時電路、晶體振蕩電路和校正電路組成。在計時電路中，用校正電路代替時、分、秒之間的進位。當(dāng)計時電路處于正常輸入信號時，計時電路正常計時，但當(dāng)計時被分開時，它不會產(chǎn)生進位，計時被分開，校正電路也是一個獨立的電路。電路的信號輸入由晶體振蕩器電路產(chǎn)生，并輸入到每個電路。

8、四、電路安裝和調(diào)試過程1.裝置1)。根據(jù)圖紙進行連接，將與面包板對齊的金屬孔沿歧管塊的銷方向預(yù)先彎曲，然后小心插入。導(dǎo)體的剝離長度適合面包板的厚度。2)。電線的裸線部分不應(yīng)暴露在電路板上，以防短路。電線應(yīng)插入金屬孔的中心。3)根據(jù)原理圖接線時，首先要保證可靠的供電和接地。4)。注意芯片的控制引腳必須正確連接。2.試車1)。除了測試輸入和輸出信號，檢查故障時還要注意電源、接地和控制引腳。2)。注意芯片管腳上的信號是否與面包板上插座上的信號一致(集成模塊的管腳經(jīng)常與面包板接觸不良)。3)如果顯示管不亮，檢查電源接地的地方是否有連接。顯示管不完整。檢查顯示管和74ls47是否損壞，并檢查是否有短路。4)如果有顯示，不要跳，檢查第二個脈沖發(fā)生器，檢查74ls47和4060是否有錯誤。您可以直接添加2kz秒脈沖發(fā)生器來添加秒脈沖。5)檢查是否要攜帶v.電路測試和使用說明1)為了測試方便，2hz信號可以直接輸入各級計數(shù)器。2)連接定時電路時，可以連接模擬信號輸入(如1hz和2hz)。測試輸出信號切換正確后，秒進位和點進位信號連接到計時電路，然后輸出到分鐘計數(shù)器和小時計數(shù)器。當(dāng)從定時環(huán)訪問信號時總的來說，這次培訓(xùn)比較順利。雖然在路上遇到了一些困難，但經(jīng)過幾